JP2023018347A - 基板支持装置および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】反りのある基板の損傷を抑制すること。【解決手段】実施形態の基板支持装置は、基板処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、セラミックを含んで構成され、基板が載置される載置面を有する載置板と、載置板に内蔵され、載置板に基板を静電的に吸着させる給電板と、内部に導電部材を含んで、少なくとも載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、載置面から突出する複数の突起部と、複数の突起部に対応して載置板に埋め込まれ、複数の突起部を載置面から突出させつつ支持するとともに、給電板と導電部材とを電気的に接続する複数の弾性部材と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、基板支持装置および基板処理装置に関する。
基板処理装置において、基板を静電的に吸着させ、または基板を吸引により吸着させることで、処理容器内で基板を支持する基板支持装置が用いられる場合がある。しかし、基板に反りがあると、基板支持装置に吸着する際に基板に衝撃が加わって、損傷を与えてしまうことがある。
特開２０２１－０１２９８１号公報 特表２０２１－５１００１０号公報 特開２０１３－２０７０５１号公報
１つの実施形態は、反りのある基板の損傷を抑制することが可能な基板支持装置および基板処理装置を提供することを目的とする。
実施形態の基板支持装置は、基板処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、セラミックを含んで構成され、前記基板が載置される載置面を有する載置板と、前記載置板に内蔵され、前記載置板に前記基板を静電的に吸着させる給電板と、内部に導電部材を含んで、少なくとも前記載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、前記載置面から突出する複数の突起部と、前記複数の突起部に対応して前記載置板に埋め込まれ、前記複数の突起部を前記載置面から突出させつつ支持するとともに、前記給電板と前記導電部材とを電気的に接続する複数の弾性部材と、を備える。
実施形態１にかかるプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す断面図。 実施形態１にかかる静電チャックの上面図。 実施形態１にかかる静電チャックの断面構造を示す図。 実施形態１にかかるプラズマ処理装置におけるプラズマ処理の手順の一例を示す断面図。 実施形態１にかかるプラズマ処理装置におけるプラズマ処理およびプラズマ処理以降の処理の手順の一例を示す断面図。 比較例にかかるプラズマ処理装置における予備加熱処理の手順の一例を示す断面図。 実施形態１の変形例１にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャックの断面構造を示す図。 実施形態１の変形例２にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャックの断面構造を示す図。 実施形態１の変形例３にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャックの上面図。 実施形態１の変形例４にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャックの上面図。 実施形態２にかかる露光装置の構成の一例を模式的に示す図。 実施形態２にかかるウェハチャックの断面構造を示す図。
以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
［実施形態１］
以下、図面を参照して実施形態１について詳細に説明する。
（プラズマ処理装置の構成例）
図１は、実施形態１にかかるプラズマ処理装置１の構成の一例を模式的に示す断面図である。プラズマ処理装置１は、例えばウェハ１００上に所定の膜を形成するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置として構成されている。
図１に示すように、基板処理装置としてのプラズマ処理装置１は、ウェハ１００を処理する処理容器としてのチャンバ１を備える。チャンバ１は例えばアルミニウム製であり、気密に封止することが可能である。
チャンバ１の上部には、ガス供給口１３が設けられている。ガス供給口１３には、配管を通じて図示しないガス供給装置が接続され、ウェハ１００を処理する際に使用される処理ガスが供給される。
ガス供給口１３の下方には、上部電極として機能するシャワーヘッド１８が設けられている。シャワーヘッド１８には、板厚方向にシャワーヘッド１８を貫通する複数のガス吐出口１８ｇが設けられている。ガス供給口１３から供給された処理ガスは、ガス吐出口１８ｇを介してチャンバ１１内に導入される。シャワーヘッド１８の下方には、シャワーヘッド１８に対向するように静電チャック２０が配置されている。
基板支持装置としての静電チャック２０は、チャンバ１１内で処理対象のウェハ１００を水平に支持するとともに、ウェハ１００を静電的に吸着し、また、下部電極としても機能する。チャンバ１１の側面には図示しないウェハ１００の搬入出口が設けられており、ウェハ１００はこの搬入出口より図示しない搬送アームによってチャンバ１１内の静電チャック２０に載置される。
静電チャック２０は、チャンバ１１の中央付近の底壁から鉛直上方に筒状に突出する支持部１２上に支持されている。支持部１２は、シャワーヘッド１８から所定の距離を隔てたチャンバ１１の中央付近に、シャワーヘッド１８と平行に対向するように静電チャック２０を支持する。このような構造によって、シャワーヘッド１８と静電チャック２０とは、１対の平行平板電極を構成している。
また、静電チャック２０は、ウェハ１００を静電吸着するチャック機構を備える。チャック機構は、給電板としてのチャック電極２４、給電線４５、及び第１の電源としての電源４６を備える。チャック電極２４には、給電線４５を介して電源４６が接続されている。このような機構によって、電源４６からチャック電極２４に直流電力が供給されて、静電チャック２０上面が静電的に帯電される。静電チャック２０の、その他の内部構成については後述する。
静電チャック２０には給電線４１が接続されている。給電線４１には、ブロッキングコンデンサ４２、整合器４３、及び高周波電源４４が接続されている。プラズマ処理の際には、高周波電源４４から静電チャック２０に所定の周波数の高周波電力が供給される。このような機構によって、静電チャック２０が下部電極としても機能する。
静電チャック２０の外周には、静電チャック２０の側面および底面の周縁部を覆うようにインシュレータリング１５が配置されている。インシュレータリング１５の上方には、静電チャック２０の外周を取り囲むように外周リング１６が設けられている。外周リング１６は、ウェハ１００のエッチング時に、電界がウェハ１００の周縁部で鉛直方向、つまり、ウェハ１００の面に垂直な方向に対して偏向しないように電界を調整する。
インシュレータリング１５とチャンバ１１の側壁との間には、バッフルプレート１７が設けられている。バッフルプレート１７は、板厚方向にバッフルプレート１７を貫通する複数のガス排出孔１７ｅを有する。
チャンバ１１のバッフルプレート１７よりも下部にはガス排気口１４が設けられている。ガス排気口１４には、チャンバ１１内の雰囲気を排気する真空ポンプ１４ｐが接続されている。
チャンバ１１内の静電チャック２０及びバッフルプレート１７と、シャワーヘッド１８とで仕切られた領域は、プラズマ処理室６１となる。シャワーヘッド１８で仕切られたチャンバ１１内上部の領域はガス供給室６２となる。静電チャック２０及びバッフルプレート１７で仕切られたチャンバ１１内下部の領域はガス排気室６３となる。
プラズマ処理装置１は、電源４６、整合器４３、高周波電源４４、及びガス供給装置等のプラズマ処理装置１の各部を制御する制御部５０を備える。制御部５０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるコンピュータとして構成されている。制御部５０が、プラズマ処理装置１用途向けの機能を有するＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｒｃｕｉｔ）等として構成されていてもよい。
ウェハ１００のプラズマ処理時には、制御部５０の制御にしたがって、静電チャック２０上に処理対象であるウェハ１００が載置され、チャック機構によって吸着される。また、ガス排気口１４に接続される真空ポンプ１４ｐでチャンバ１１内が真空引きされる。チャンバ１１内が所定の圧力に達すると、図示しないガス供給装置からガス供給室６２に処理ガスが供給され、シャワーヘッド１８のガス吐出口１８ｇを介してプラズマ処理室６１に供給される。
また、制御部５０の制御にしたがって、上部電極であるシャワーヘッド１８を接地した状態で、下部電極である静電チャック２０に高周波電圧を印加して、プラズマ処理室６１内にプラズマを生成させる。下部電極側には高周波電圧による自己バイアスにより、プラズマとウェハ１００との間に電位勾配が生じ、プラズマ中のイオンが静電チャック２０へと加速されることになり、異方性エッチング処理が行われる。
（静電チャックの構成例）
次に、図２及び図３を用いて静電チャック２０の詳細の構成について説明する。
図２は、実施形態１にかかる静電チャック２０の上面図である。図２に示すように、静電チャック２０は、複数のリフトピン格納穴２７と複数の突起部２５とを上面に備える。
複数のリフトピン格納穴２７は、例えば静電チャック２０上面の中央領域に互いに離間して配置されており、図示しないリフトピンを静電チャック２０内部にそれぞれ格納する。チャンバ１１に対してウェハ１００を搬出入する際、静電チャック２０上面からリフトピンを突出させ、リフトピン上にウェハ１００を支持させることで、図示しない搬送アームと静電チャック２０との間でウェハ１００の受け渡しが行われる。
複数の突起部２５は、静電チャック２０の上面から突出し、静電チャック２０の上面全体に分散して配置されている。より具体的には、複数の突起部２５は、例えば静電チャック２０の上面中心部から外縁部へ向かって放射状に配置されている。
静電チャック２０上面に載置されたウェハ１００は、実質的には複数の突起部２５によって支持される。これにより、静電チャック２０上面とウェハ１００との間には、突起部２５の突出量分の間隙が生じる。この間隙内には、静電チャック２０とウェハ１００との熱伝導性を向上させるため、ヘリウムガス等の不活性ガスが流入される。
なお、図２は簡略化された図であり、突起部２５は、例えば３３個以上１２１個以下、静電チャック２０上に配置されることができる。突起部２５の個数を例えば３３個以上とすることで、複数の突起部２５間でウェハ１００の重みを分散することができ、突起部２５とウェハ１００とが当接する際の衝撃を緩和することができる。突起部２５の個数が例えば１２１個を超えると、衝撃緩和の効果が略一定となる。
複数の突起部２５の上面形状は例えば円形である。突起部２５は、楕円形または小判型（オーバル形状）の上面形状を有していてもよい。また、突起部２５の上面形状を多角形等とすることも可能であるが、突起部２５がウェハ１００に当接した時の衝撃を緩和するため、突起部２５は、角を有さない丸みを帯びた形状であることがより好ましい。
図３は、実施形態１にかかる静電チャック２０の断面構造を示す図である。図３においては、静電チャック２０の外縁部近傍が拡大されて示されている。図３に示すように、静電チャック２０は、母材２１、ヒータ２２、セラミックプレート２３、及びチャック電極２４を断面構造として有する。
母材２１は、静電チャック２０の本体であり、例えばアルミニウム製である。母材２１は平坦な上面を有する。
電熱板としてのヒータ２２は、所定のパターンを有して、母材２１上面の略全体に亘って配置されている。ヒータ２２は、ウェハ１００を加熱する加熱機構の一部を構成する。すなわち、加熱機構は、ヒータ２２、給電線４７、及び第２の電源としての電源４８を備える。ヒータ２２には、給電線４７を介して、ヒータ２２に電力を供給する電源４８が接続されている。
上記のような機構によって、電源４８からヒータ２２に交流電力が供給されてヒータ２２が昇温される。これにより、静電チャック２０に載置されたウェハ１００は、例えば６５０℃以上の温度に加熱される。
載置板としてのセラミックプレート２３は、ヒータ２２を介して母材２１上面の略全体を覆う平板状に構成されている。セラミックプレート２３は、例えば酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製のセラミック部材である。高周波電源４４から高周波電力を供給する給電線４１は、例えばセラミックプレート２３の下面に接続されている。
セラミックプレート２３は平坦な上面を有している。このセラミックプレート２３の上面が静電チャック２０の上面であり、ウェハ１００が載置される載置面となる。セラミックプレート２３の上面には複数の凹部２３ｒが設けられている。それぞれの凹部２３ｒ内には、バネ部材２６を介して上述の突起部２５がはめ込まれている。
給電板としてのチャック電極２４は、所定のパターンを有して、セラミックプレート２３の略全面に亘ってセラミックプレート２３に内蔵されている。
弾性部材としてのバネ部材２６は、例えば圧縮コイルバネ等であり、窒化ケイ素等のセラミック製の母材と、タングステン等の導電性材料の被膜とを備える。ただし、バネ部材２６の母材および被膜の材質は上記に限られない。
母材は、上述のヒータ２２による６５０℃以上の加熱に耐えうる耐熱性材料であればよい。被膜は、導電性および６５０℃以上の耐熱性を有する材料であればよく、例えば３０００℃以上の融点を有する材料が好ましい。被膜としては、上述のタングステンの他、例えば白金等を用いることができる。
上記のような被膜は、例えば圧縮バネ等の形状に成形された母材に対し、スパッタリング処理または無電解メッキ処理等を行うことで形成することができる。
突起部２５は、キャップ２５ｃで覆われた導電部材２５ｍを内部に含んで構成され、セラミックプレート２３の上面から突出するように、バネ部材２６によって支持されている。導電部材２５ｍの下面にはバネ部材２６が接合されている。導電部材２５ｍとバネ部材２６とは電気的に導通している。突起部２５は、例えば円柱または多角柱等の柱状の形状を有する。突起部２５の径は例えば数ｍｍ程度とすることができ、例えば２ｍｍであってよい。
導電部材２５ｍは、例えばタングステン等の金属製である。ただし、導電部材２５ｍは、導電性および６５０℃以上の耐熱性を有する材料であればよく、例えば３０００℃以上の融点を有する材料が好ましい。導電部材２５ｍとしては、上述のタングステンの他、例えば白金等を用いることができる。
キャップ２５ｃは、導電部材２５ｍの下面を除く表面を覆っている。キャップ２５ｃは、セラミックプレート２３と同様、例えば酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製のセラミックとすることができる。
このような構成により、静電チャック２０上にウェハ１００が有る場合と無い場合とで、セラミックプレート２３からの突起部２５の突出量が変化する。つまり、静電チャック２０上にウェハ１００が載置されると、ウェハ１００の重みで上述のバネ部材２６が撓み、突起部２５の突出量は減少する。
突起部２５の突出量は、ウェハ１００の重み等が加わって凹部２３ｒ内に最大限沈み込んだ状態で数十μｍ程度とすることができ、例えば３０μｍであってよい。また、突起部２５の突出量の最大変化量が、例えば数ｍｍ程度になるようバネ部材２６の弾性力が調整されていることが好ましい。
また、チャンバ１１内で処理されるウェハ１００には反りが生じている場合がある。半導体装置の製造工程においては、ウェハ１００には応力の異なる種々の膜が形成され、それらの膜の応力によって、ウェハ１００が上凸状または下凸状に反ってしまうことがあることによる。図３の例では、下凸状に反ったウェハ１００が載置された様子を示している。
この場合、静電チャック２０の中心へ向かうほど、突起部２５に加わるウェハ１００の重みが増して、セラミックプレート２３の凹部２３ｒ内へと突起部２５が大きく沈み込む。一方、静電チャック２０の外縁部では、突起部２５に加わるウェハ１００の重みが減少し、突起部２５の沈み込み量は中心部に比べて比較的小さく、突起部２５がより突出した状態となる。
このように、ウェハ１００の形状に合わせて突起部２５の突出量が変化することで、ウェハ１００裏面の略全体に亘って突起部２５が接触した状態が維持される。よって、ウェハ１００は複数の突起部２５の略全体で支持される。
また、上記構成により、突起部２５は、内部の導電部材２５ｍ及び導電部材２５ｍに接合されるバネ部材２６を介して、チャック電極２６により生成される静電力をウェハ１００の裏面に伝達し、ウェハ１００を静電チャック２０上面に静電的に吸着させることができる。
また、上記構成により、突起部２５は、内部の導電部材２５ｍ及び導電部材２５ｍに接合されるバネ部材２６を介して、静電チャック２０上面に載置されたウェハ１００にヒータ２２からの熱を伝達し、ウェハ１００を加熱することができる。
（プラズマ処理の例）
次に、図４及び図５を用いて、実施形態１のプラズマ処理装置１におけるウェハ１００のプラズマ処理の例について説明する。
図４は、実施形態１にかかるプラズマ処理装置１におけるプラズマ処理の手順の一例を示す断面図である。図５は、実施形態１にかかるプラズマ処理装置１におけるプラズマ処理およびプラズマ処理以降の処理の手順の一例を示す断面図である。図４及び図５のプラズマ処理およびそれ以降の処理は、半導体装置を製造する工程の一環として実施される。
図４（ａ）（ｂ）に示す処理は、ウェハ１００を予備的に加熱する予備加熱処理である。
図４（ａ）に示すように、制御部５０の制御にしたがって、ウェハ１００をチャンバ１１内に搬入し、リフトピン１９を上昇させてウェハ１００をリフトピン１９によって支持する。図４（ａ）の例では、下凸状の反りを有するウェハ１００がリフトピン１９に支持される様子を示している。ウェハ１００が静電チャック２０上面から離間した位置にあるので、このとき、複数の突起部２５は初期状態にあり、セラミックプレート２３上面から略最大の突出量で突出している。
また、制御部５０の制御にしたがって、電源４８からヒータ２２に交流電力を供給し、ヒータ２２を例えば６５０℃以上に昇温する。また、シャワーヘッド１８のガス吐出口１８ｇから、処理ガスまたは不活性ガス等をチャンバ１１内に供給する。この状態で、静電チャック２０上方位置で所定時間、ウェハ１００を維持する。
これにより、ヒータ２２からの放熱によってウェハ１００が加熱される。また、ガス吐出口１８ｇから供給されたガスがウェハ１００裏面へと回り込み、ガスによってもヒータ２２及びウェハ１００間での熱の授受が促進される。
図４（ｂ）に示すように、所定時間経過後、制御部５０の制御にしたがって、リフトピン１９を下降させてリフトピン格納孔２７に格納する。これにより、ウェハ１００が静電チャック２０のセラミックプレート２３上に載置される。より厳密には、ウェハ１００は、セラミックプレート２３上面から突出した複数の突起部２５によって支持される。
ウェハ１００は、例えば下凸状の反りを有しているため、セラミックプレート２３の中央付近に配置される突起部２５には、より大きな重みが加わり、バネ部材２６もより大きく撓む。このため、セラミックプレート２３からの突起部２５の突出量は小さくなる。
また、セラミックプレート２３の外縁部付近に配置される突起部２５には、小さな重みしか加わらず、バネ部材２６の撓みも小さくなる。このため、セラミックプレート２３からの突起部２５の突出量は大きいままである。
このように、セラミックプレート２３における配置位置に応じて、突起部２５の突出量が変化し、複数の突起部２５がウェハ１００裏面の形状に追従する。このため、ウェハ１００裏面の略全体において、ウェハ１００と突起部２５との接触が維持される。この状態で所定時間、ウェハ１００を維持する。
これにより、ヒータ２２からの放熱によってウェハ１００が加熱される。また、バネ部材２６及び突起部２５の導電部材２５ｍを介しても、ヒータ２２からの熱がウェハ１００に伝達され、ウェハ１００の加熱が促進される。このとき、ウェハ１００裏面の略全体が複数の突起部２５と接触しているため、ウェハ１００全体が略均一に加熱される。
このように、図４（ａ）（ｂ）に示す予備加熱を行うことで、この後のプラズマ処理の際、ウェハ１００を処理温度まで速やかに昇温することができる。また、ウェハ１００に反りが生じている場合、図４（ａ）（ｂ）の予備加熱によって、ウェハ１００が軟化して反りが低減され易くなる。これにより、ウェハ１００を静電チャック２０に吸着させる際の衝撃を緩和することができる。
図４（ｃ）に示すように、所定時間経過後、制御部５０の制御にしたがって、電源４６からチャック電極２４に直流電力を供給して、セラミックプレート２３上にウェハ１００を静電的に吸着させる。より厳密には、ウェハ１００は、セラミックプレート２３上面から突出した複数の突起部２５に吸着され、セラミックプレート２３上面との間には若干の間隙が維持される。
これにより、ウェハ１００に反りがあった場合であっても、ウェハ１００は略平坦な状態となってセラミックプレート２３上に吸着される。また、静電力によってウェハ１００が吸着されることにより、バネ部材２６の撓みは略最大となり、セラミックプレート２３からの突起部２５の突出量は略最小となる。
図５（ａ）に示すように、制御部５０の制御にしたがって、シャワーヘッド１８のガス吐出口１８ｇからチャンバ１１内に処理ガスを供給する。また、高周波電源４４からセラミックプレート２３に高周波電力を供給する。これにより、シャワーヘッド１８と静電チャック２０との平行平板電極によって、チャンバ１１内のウェハ１００上方にプラズマが生成される。
また、制御部５０の制御にしたがって、ウェハ１００裏面とセラミックプレート２３との間隙に不活性ガス等を流入させて、ヒータ２２及びウェハ１００間での熱の授受を促進させる。
これにより、チャンバ１１内のウェハ１００がプラズマ処理される。図５（ａ）の例では、プラズマ処理によりウェハ１００上面にカーボン膜１０１が形成される様子を示している。カーボン膜１０１は、ＣＶＤによって形成される有機系の膜であり、半導体装置の製造工程においてマスク材等として使用される。
カーボン膜１０１が形成されたウェハ１００はプラズマ処理装置１から搬出され、他の装置において、カーボン膜１０１上に例えばＳＯＧ膜（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）が形成され、ＳＯＧ膜上にレジスト膜が形成される。
図５（ｂ）～図５（ｅ）に示す処理は、プラズマ処理装置１における処理が終了した後の他の装置における処理の一例である。
図５（ｂ）に示すように、レジスト膜が露光されてレジストパターン１０３ｐが形成され、レジストパターン１０３ｐをマスクとしてＳＯＧ膜がエッチング処理されて、ＳＯＧパターン１０２ｐが形成される。
図５（ｃ）に示すように、ＳＯＧパターン１０２ｐをマスクとしてカーボン膜１０１がエッチング処理されて、カーボンパターン１０１ｐが形成される。この処理により、例えばレジストパターン１０３ｐは消失する。
図５（ｄ）に示すように、カーボンパターン１０１ｐをマスクとしてウェハ１００がエッチング処理されて、ウェハ１００表面にパターン１００ｐが形成される。図５（ｅ）に示すように、カーボンパターン１０１ｐは例えばアッシング除去される。
以上のような処理を繰り返すことによって半導体装置が製造される。
（比較例）
次に、図６を用いて、比較例のプラズマ処理装置におけるウェハ１００ｘの予備加熱の一例について説明する。図６は、比較例にかかるプラズマ処理装置における予備加熱処理の手順の一例を示す断面図である。
図６（ａ）に示すように、比較例のプラズマ処理装置は、母材１２１、ヒータ１２２、セラミックプレート１２３、及びチャック電極１２４を有する静電チャック１２０を備える。静電チャック１２０のセラミックプレート１２３は、上面に複数の突起１２５を有する。これらの複数の突起１２５は、例えばセラミックプレート１２３の上面がエンボス加工されたものであり、セラミックプレート１２３と同様の材質を有し、セラミックプレート１２３の上面から固定的に突出している。
図６（ａ）に示すウェハ１００ｘの予備加熱時、ウェハ１００ｘが例えば下凸状の反りを有していた場合、ウェハ１００ｘ外縁部は突起部１２５と非接触の状態で維持される。これにより、ウェハ１００ｘの予備加熱に長時間を要してしまい、また、ウェハ１００ｘ全体が均一に加熱されず、例えばウェハ１００ｘ外縁部の温度が低いままとなってしまう。
図６（ｂ）に示すように、予備加熱後、チャック電極１２４に直流電力を供給してウェハ１００ｘをセラミックプレート１２３に吸着させると、ウェハ１００ｘと非接触であった突起部１２５にウェハ１００ｘ外縁部が打ち付けられ、ウェハ１００ｘ外縁部の裏面に強い衝撃が加わってしまう場合がある。
これにより、ウェハ１００ｘ裏面に傷が生じてしまうことがあり、また、チャンバ内にパーティクルが発生してしまうことがある。このとき、ウェハ１００ｘ位置がずれて、搬送エラーが生じてしまう場合もある。また、ウェハ１００ｘ裏面に傷が生じると、これ以降の処理でもパーティクル源となってしまうほか、ウェハ１００の割れ、欠け等の原因となりかねない。
ウェハ１００ｘとの摩擦による傷を抑制するため、例えば突起部をポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ：Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）等の可撓性を有する樹脂で形成することも考えられる。
しかしながら、このような突起部は、セラミックプレート１２３からの突出量が固定されており、例えば反りのあるウェハ１００ｘに対して充分な追従性を得ることはできない。また、例えばＰＴＦＥの融点は３５０℃程度であり、６５０℃以上の高温下では、突起部が変形したり変性したりしてしまう恐れがある。
実施形態の静電チャック２０によれば、複数の突起部２５と複数のバネ部材２６とを備える。これにより、ウェハ１００を静電チャック２０に吸着させる際、バネ部材２６によって衝撃を吸収することができ、反りのあるウェハ１００の損傷を抑制することができる。また、複数の突起部２５をウェハ１００の裏面形状に追従させることができ、ウェハ１００を予備加熱する際、ウェハ１００全体を均一に加熱することができる。
実施形態の静電チャック２０によれば、複数の突起部２５は内部に導電部材２５ｍを含み、バネ部材２６はチャック電極２４と導電部材２５ｍとを電気的に接続する導電性の被膜を有する。これにより、チャック電極２４と電気的導通をとって、ウェハ１００をより確実に静電チャック２０に吸着することができる。また、ウェハ１００への熱の伝達が良好になって予備加熱時間を短縮できる。
実施形態の静電チャック２０によれば、複数の突起部２５は、セラミックプレート２３の載置面全体に例えば放射状に分散して配置される。これにより、ウェハ１００の重みを複数の突起部２５に分散させることができ、ウェハ１００への衝撃をよりいっそう緩和させて、ウェハ１００裏面の傷を抑制することができる。
実施形態の静電チャック２０によれば、複数の突起部２５と複数のバネ部材２６とは耐熱性を有する。これにより、例えば６５０℃以上の熱によっても、これらの突起部２５及びバネ部材２６が変形したり劣化したりすることが抑制される。
なお、上述の実施形態１では、ウェハ１００が下凸状の反りを有する場合の例について説明したが、実施形態１の静電チャック２０は、上凸状の反りを有するウェハ１００に対しても同様の効果を奏する。
また、上述の実施形態１では、プラズマ処理装置１において、下部電極に高周波電力を印加することとしたが、高周波電力は上部電極に印加されてもよく、上下部電極に印加されてもよい。その他、プラズマ処理装置は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）等の他のプラズマソースを用いた装置であってもよい。
また、上述の実施形態１では、プラズマ処理装置１は、ウェハ１００に所定膜を形成するＣＶＤ装置であることとしたがこれに限られない。例えばエッチング装置、またはアッシング装置等の低圧下でウェハ１００を処理する基板処理装置においても、上述の静電チャック２０の構成を適用することが可能である。
（変形例１，２）
次に、図７及び図８を用いて、実施形態１の変形例１，２の静電チャック２２０，３２０について説明する。変形例１，２の静電チャック２２０，３２０においては、複数の突起部のセラミックプレート２３からの突出量が互いに異なる点が、上述の実施形態１とは異なる。
図７は、実施形態１の変形例１にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャック２２０の断面構造を示す図である。図７に示すように、静電チャック２２０は、複数の突起部２２５ｘ，２２５ｙ，２２５ｚを備える。
複数の突起部２２５ｘ，２２５ｙ，２２５ｚはそれぞれ、キャップ２２５ｃで覆われた導電部材２２５ｍを内部に含んで構成され、セラミックプレート２３の上面から突出するように、バネ部材２６によって支持されている。導電部材２２５ｍ及びキャップ２２５ｃは、上述の実施形態１の導電部材２５ｍ及びキャップ２５ｃと同様の材料から構成されていてよい。
第１の突起部としての突起部２２５ｘは、セラミックプレート２３の中央領域に設けられた凹部２３ｒ内に配置される。突起部２２５ｘは、複数の突起部２２５ｘ，２２５ｙ，２２５ｚのうち、縦寸法が最も短く、初期状態において、セラミックプレート２３からの突出量が最も小さい。
突起部２２５ｙは、セラミックプレート２３の中央領域と外縁領域との間に設けられた凹部２３ｒ内に配置される。突起部２２５ｙは、縦寸法が突起部２２５ｘよりも長く、突起部２２５ｚよりも短く、初期状態において、セラミックプレート２３からの突出量が突起部２２５ｘよりも大きく、突起部２２５ｚよりも小さい。
第２の突起部としての突起部２２５ｚは、セラミックプレート２３の外縁領域に設けられた凹部２３ｒ内に配置される。突起部２２５ｚは、複数の突起部２２５ｘ，２２５ｙ，２２５ｚのうち、縦寸法が最も長く、初期状態において、セラミックプレート２３からの突出量が最も大きい。
このような静電チャック２２０は、例えば下凸状の反りが生じたウェハを多く処理するプラズマ処理装置に適用することができる。初期状態において、複数の突起部２２５ｘ，２２５ｙ，２２５ｚの突出量が上記のように異なるため、下凸状のウェハへの追従性がいっそう向上する。
図８は、実施形態１の変形例１にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャック３２０の断面構造を示す図である。図８に示すように、静電チャック３２０は、複数の突起部３２５ｘ，３２５ｙ，３２５ｚを備える。
複数の突起部３２５ｘ，３２５ｙ，３２５ｚはそれぞれ、キャップ３２５ｃで覆われた導電部材３２５ｍを内部に含んで構成され、セラミックプレート２３の上面から突出するように、バネ部材２６によって支持されている。導電部材３２５ｍ及びキャップ３２５ｃは、上述の実施形態１の導電部材２５及びキャップ２５ｃと同様の材料から構成されていてよい。
第１の突起部としての突起部３２５ｘは、セラミックプレート２３の中央領域に設けられた凹部２３ｒ内に配置される。突起部３２５ｘは、複数の突起部３２５ｘ，３２５ｙ，３２５ｚのうち、縦寸法が最も長く、初期状態において、セラミックプレート２３からの突出量が最も大きい。
突起部３２５ｙは、セラミックプレート２３の中央領域と外縁領域との間に設けられた凹部２３ｒ内に配置される。突起部３２５ｙは、縦寸法が突起部３２５ｘよりも短く、突起部３２５ｚよりも長く、初期状態において、セラミックプレート２３からの突出量が突起部３２５ｘよりも小さく、突起部３２５ｚよりも大きい。
第３の突起部としての突起部３２５ｚは、セラミックプレート２３の外縁領域に設けられた凹部２３ｒ内に配置される。突起部３２５ｚは、複数の突起部３２５ｘ，３２５ｙ，３２５ｚのうち、縦寸法が最も短く、初期状態において、セラミックプレート２３からの突出量が最も小さい。
このような静電チャック３２０は、例えば上凸状の反りが生じたウェハを多く処理するプラズマ処理装置に適用することができる。初期状態において、複数の突起部３２５ｘ，３２５ｙ，３２５ｚの突出量が上記のように異なるため、上凸状のウェハへの追従性がいっそう向上する。
なお、複数の突起部の突出量は、上記のように３段階で変化させてもよいし、または、２段階もしくは４段階以上で変化させてもよい。また、複数の突起部の縦寸法を変化させることに替えて、あるいは加えて、バネ部材２６の縦寸法を変化させることによって、突起部の突出量を変化させてもよい。
（変形例３，４）
次に、図９及び図１０を用いて、実施形態１の変形例３，４の静電チャック４２０，５２０について説明する。変形例３，４の静電チャック４２０，５２０においては、複数の突起部の配置または形状が、上述の実施形態１とは異なる。
図９は、実施形態１の変形例３にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャック４２０の上面図である。図９に示すように、静電チャック４２０は、上述の実施形態１と同様の複数の突起部２５を備える。ただし、複数の突起部２５は、上述の実施形態１とは異なる配置で静電チャック４２０上面に配置されている。
より詳細には、複数の突起部２５は、静電チャック４２０上面全体にグリッド状に分散して配置されている。つまり、複数の突起部２５は、格子状パターンの各交差部に配置される。
図１０は、実施形態１の変形例４にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャック５２０の上面図である。図９に示すように、静電チャック５２０は複数の突起部５２５ｘ，５２５ｙ，５２５ｚを備える。
突起部５２５ｘは、例えば円柱または多角柱等の柱状形状を有し、静電チャック５２０上面の中央領域に配置される。突起部５２５ｙ，５２５ｚは、それぞれ円環状の形状を有しており、静電チャック５２０上面に同心円状に配置されている。突起部５２５ｙは、突起部５２５ｘを取り囲むように、静電チャック５２０上面の中央領域と外縁領域との間に配置される。突起部５２５ｚは、突起部５２５ｙを取り囲むように、静電チャック５２０の外縁領域に配置される。
ただし、それぞれの突起部５２５ｘ，５２５ｙ，５２５ｚの数は任意である。また、突起部５２５ｙ，５２５ｚは、上述のように連続的な円環形状を有していてもよく、または、断続的な円環形状、つまり、複数の円弧が円状に組み合わされた形状を有していてもよい。
このような円環状の突起部５２５ｙ，５２５ｚは、例えば芯材として円環状の図示しない導電部材を備える。図示しないキャップが、これらの導電性部材の中央領域側に向いた側面と、外縁領域側に向いた側面と、導電部材の上面とを覆っている。これにより、バネ部材２６を導電部材の下面に接合することができる。
また、上記構成において、バネ部材２６は、それぞれの突起部５２５ｙ，５２５ｚ下方の複数位置に配置されていてよい。図１０の例では、複数のバネ部材２６が、それぞれの突起部５２５ｙ，５２５ｚの周方向に沿って、例えば静電チャック５２０上面の中心部から外縁部へ向かって放射状に配置される様子を示す。
ただし、複数のバネ部材２６の配置はこれに限られない。また、それぞれの突起部５２５ｙ，５２５ｚが幾つかの円弧に分割されている場合には、円弧状のそれぞれの突起部５２５ｙ，５２５ｚ下方に少なくとも１つのバネ部材２６を配置してもよい。
変形例３，４の静電チャック４２０，５２０によれば、上述の実施形態１の静電チャック２０と同様の効果を奏する。
［実施形態２］
以下、図面を参照して実施形態２について詳細に説明する。実施形態２の基板支持装置はウェハを吸引吸着する点が、上述の実施形態１とは異なる。
（露光処理装置の構成例）
図１１は、実施形態２にかかる露光処理装置２の構成の一例を模式的に示す図である。
図１１に示すように、基板処理装置としての露光処理装置２は、照明部５１、レチクルステージ５２、駆動装置５３，５７、干渉計５４，５８、投影ユニット５５、マーク検出部５６、載置台６２０、及びポンプ６４６を備える。これらの各部は、制御部６５０により制御される。
基板支持装置としての載置台６２０は、本体６２０ａとウェハチャック６２０ｂとを備え、ウェハ１００を移動可能に支持する。駆動装置５７は図示しないモータを備え、載置台６２０を、ウェハ１００に対して水平なＸ軸方向およびＹ軸方向、並びにウェハ１００に対して垂直なＺ軸方向に移動させる。
載置台６２０の位置は、載置台６２０に設けられた基準マーク６２８から干渉計５８によって測定され、測定結果は駆動装置５７に入力される。駆動装置５７は、第２干渉計５８による測定結果を用いて載置台６２０の位置を制御する。載置台６２０の移動に伴いウェハ１００が移動する。
マーク検出部５６は、ウェハ１００に設けられたマークＭｋを検出して、位置情報を制御部６５０に送る。制御部６５０は、位置情報に応じてウェハ１００をアライメントする。マーク検出部５６は、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。
マーク検出部５６の複数の撮像素子がそれぞれ対応するマークＭｋを検出し、検出されたマークＭｋの位置に応じて載置台６２０の位置が制御部６５０により調整され、ウェハ１００の位置が照明部５１に対してアライメントされる。
レチクルステージ５２は、回路パターンが領域５２ｐに描画されたレチクル５２ｒを支持する。駆動装置５３は、図示しないモータを備え、レチクルステージ５２をウェハ１００に対して少なくとも水平面上で移動させる。
レチクルステージ５２の位置は、干渉計５４によって測定され、測定結果は駆動装置５３に入力される。駆動装置５３は、干渉計５４による測定結果に基づいてレチクルステージ５２の位置を制御する。レチクルステージ５２の移動に伴いレチクル５２ｒが移動する。
照明部５１は、レチクル５２ｒ上の領域５２ｐの範囲を露光光で照射する。投影ユニット５５は、レチクル５２ｒを透過した露光光をウェハ１００上の図示しないレジスト膜の領域５２ｗの範囲に投影する。これにより、レチクル５２ｒに描画された回路パターンがレジスト膜に転写される。
ポンプ６４６は、排気口６４５を介して載置台６２０に接続されている。排気口６４５は、載置台６２０のウェハチャック６２０ｂ内部でウェハ１００の裏面に到達する複数の吸引路に分岐している。ポンプ６４６でウェハ１００の裏面を吸引することで、ウェハチャック６２０ｂ上面にウェハ１００を吸引吸着させることができる。
以上の構成を有する露光処理装置２においてウェハ１００が露光処理されることで、例えば上述の実施形態１の図５（ｂ）で示したレジストパターン１０３ｐがウェハ１００上に形成される。
（ウェハチャックの構成例）
次に、図１２を用いてウェハチャック６２０ｂの詳細の構成について説明する。
図１２は、実施形態２にかかるウェハチャック６２０ｂの断面構造を示す図である。図１２においては、ウェハチャック６２０ｂの外縁部近傍が拡大されて示されている。図１２に示すように、ウェハチャック６２０は、母材６２１、ヒータ６２２、及びセラミックプレート６２３を断面構造として有する。
母材６２１は、ウェハチャック６２０ｂの本体であり、例えばアルミニウム製である。母材６２１は平坦な上面を有する。母材６２１には、板厚方向に母材６２１を貫通する複数の吸引路６２４が設けられている。複数の吸引路６２４は、ポンプ６４６へと通じる排気口６４５に接続され、母材６２１の上面全体に対して分散して配置されている。
電熱板としてのヒータ６２２は、所定のパターンを有して、母材６２１上面の略全体に亘って配置されている。ヒータ６２２は、所定のパターンを有することにより、母材６２１の吸引路６２４を避けるように配置されている。
ヒータ６２２は、ウェハ１００を加熱する加熱機構の一部を構成する。すなわち、加熱機構は、ヒータ６２２、給電線６４７、及び第３の電源としての電源６４８を備える。ヒータ６２２には、給電線６４７を介して、ヒータ６２２に電力を供給する電源６４８が接続されている。
上記のような機構によって、電源６４８からヒータ６２２に交流電力が供給されてヒータ６２２が昇温される。これにより、ウェハチャック６２０ｂに載置されたウェハ１００を加熱することができる。
載置板としてのセラミックプレート６２３は、ヒータ６２２を介して母材６２１上面の略全体を覆う平板状に構成されている。セラミックプレート６２３は、例えば酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製のセラミック部材である。
セラミックプレート６２３は平坦な上面を有している。このセラミックプレート６２３の上面がウェハチャック６２０ｂの上面であり、ウェハ１００が載置される載置面となる。セラミックプレート６２３の上面には複数の凹部６２３ｒが設けられている。
それぞれの凹部６２３ｒは、母材６２１に設けられた吸引路６２４に接続されている。また、それぞれの凹部６２３ｒ内には、バネ部材６２６を介して突起部６２５がはめ込まれている。
弾性部材としてのバネ部材６２６は、例えば圧縮コイルバネ等であり、窒化ケイ素等のセラミック製の母材と、タングステン等の熱伝導性を有する材料の被膜とを備える。ただし、バネ部材６２６の母材および被膜の材質は上記に限られない。
母材は、上述のヒータ６２２による加熱に耐えうる耐熱性材料であればよい。被膜は、上述のヒータ６２２の熱をウェハ１００に伝達可能な熱伝導性の材料であればよい。被膜としては、上述のタングステンの他、例えば白金等を用いることができる。なお、被膜は、上述の実施形態１のバネ部材２６の場合と同様に形成することができる。
複数の突起部６２５は、ウェハチャック６２０ｂの上面から突出し、ウェハチャック６２０ｂの上面全体に分散して配置されている。より具体的には、複数の突起部６２５は、それぞれ円柱または多角柱等の柱状の形状を有し、例えば上述の実施形態１及び変形例３等に示す種々の配置を取ることができる。このとき、突起部２５の径は例えば数ｍｍ程度とすることができ、例えば２ｍｍであってよい。複数の突起部６２５が、上述の実施形態１の変形例４に示した同心円状の円環形状を有していてもよい。
それぞれの突起部６２５は、キャップ６２５ｃで覆われた熱伝導部材６２５ｍを内部に含んで構成され、セラミックプレート６２３の上面から突出するように、バネ部材６２６によって支持されている。
熱伝導部材６２５ｍは、例えばタングステン等の金属製である。ただし、熱伝導部材６２５ｍは、熱伝導性および耐熱性を有する材料であればよく、例えば白金等の金属製の他、熱伝導性のセラミック製とすることができる。熱伝導部材６２５ｍの下面にはバネ部材６２６が接合されている。
キャップ６２５ｃは、熱伝導部材６２５ｍの下面を除く表面を覆っている。キャップ６２５ｃは、セラミックプレート６２３と同様、例えば酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製のセラミックとすることができる。
また、それぞれの突起部６２５は、熱伝導部材６２５ｍ及び熱伝導部材６２５ｍの上面を覆うキャップ６２５ｃを貫通する吸引孔６２５ｖを備えている。これにより、ウェハチャック６２０ｂ内に、母材６２１の吸引路６２４から、セラミックプレート６２３の凹部６２３ｒ、バネ部材６２６に内包される空隙、及び突起部６２５の吸引孔６２５ｖを経て、ウェハ１００裏面へと至る経路が形成され、ポンプ６２６によるウェハ１００の吸引吸着が可能となる。
このような構成により、ウェハチャック６２０ｂ上にウェハ１００が載置されると、ウェハ１００の重みで上述のバネ部材６２６が撓み、突起部６２５の突出量が減少する。突起部６２５の突出量は、凹部６２３ｒ内に最大限沈み込んだ状態で数十μｍ程度とすることができ、例えば３０μｍであってよい。また、突起部６２５の突出量の最大変化量が、例えば数ｍｍ程度になるようバネ部材６２６の弾性力が調整されていることが好ましい。
また、例えばウェハ１００に反りが生じている場合でも、ウェハ１００裏面の形状に複数の突起部６２５を追従させて、ウェハ１００を支持することができる。図１２の例では、下凸状に反ったウェハ１００が載置された様子を示している。このような場合、上述の実施形態１の変形例１，２と同様、突起部６２５及びバネ部材６２６の少なくともいずれかの縦寸法が調整されることにより、突起部６２５の突出量を、セラミックプレート６２３の中央領域と外縁領域とで異ならせてもよい。
また、上記構成により、突起部６２５は、内部に設けられた吸引孔６２５ｖを介して、ポンプ６４６の排気により生じる吸引力をウェハ１００の裏面に伝達し、ウェハ１００をウェハチャック６２０ｂ上面に吸引吸着させることができる。
また、上記構成により、突起部６２５は、内部の熱伝導部材６２５ｍ及び熱伝導部材６２５ｍに接合されるバネ部材６２６を介して、ウェハチャック６２０上面に載置されたウェハ１００にヒータ６２２からの熱を伝達し、ウェハ１００を加熱することができる。
実施形態２の載置台６２０によれば、上述の実施形態１の静電チャック２０と同様の効果を奏する。
なお、上述の実施形態２の載置台６２０は、露光処理装置２の他、例えばインプリント処理装置、または洗浄処理装置等の常圧でウェハ１００を処理する基板処理装置にも適用可能である。インプリント処理装置は、ウェハ１００上のレジスト膜等に回路パターンを有するテンプレートを押し付けて、レジストパターンを形成する装置である。
また、一部の露光処理装置では、ウェハ１００を低圧下で露光処理する方式を採る場合がある。このような露光処理装置については、例えば上述の実施形態１の静電吸着式の静電チャック２０を適用することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…プラズマ処理装置、２…露光処理装置、１４ｐ…真空ポンプ、１８…シャワーヘッド、２０，２２０，３２０，４２０，５２０…静電チャック、２２，６２２…ヒータ、２３，６２３…セラミックプレート、２４…チャック電極、２５，２２５ｘ～２２５ｚ，３２５ｘ～３２５ｚ，５２５ｘ～５２５ｙ…突起部、２５ｍ，２２５ｍ，３２５ｍ…導電部材、２５ｃ，２２５ｃ，３２５ｃ…キャップ、２６，６２６…バネ部材、４４…高周波電源、４６，４８，６４８…電源、６２０…載置台、６２０ｂ…ウェハチャック、６２５ｍ…熱伝導部材、６２５ｖ…吸引孔。

Claims (5)

  1. 基板処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、
    セラミックを含んで構成され、前記基板が載置される載置面を有する載置板と、
    前記載置板に内蔵され、前記載置板に前記基板を静電的に吸着させる給電板と、
    内部に導電部材を含んで、少なくとも前記載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、前記載置面から突出する複数の突起部と、
    前記複数の突起部に対応して前記載置板に埋め込まれ、前記複数の突起部を前記載置面から突出させつつ支持するとともに、前記給電板と前記導電部材とを電気的に接続する複数の弾性部材と、を備える、
    基板支持装置。
  2. 前記複数の突起部は、
    前記中央領域に配置される第１の突起部と、
    前記外縁領域に配置され、前記載置面からの突出量が前記第１の突起部とは異なる第２の突起部と、を含む、
    請求項１に記載の基板支持装置。
  3. 基板処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、
    セラミックを含んで構成され、前記基板が載置される載置面を有する載置板と、
    内部に導電性または熱伝導性の部材を含んで、少なくとも前記載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、前記載置面から突出する複数の突起部と、
    前記複数の突起部に対応して前記載置板に埋め込まれ、前記複数の突起部を前記載置面から突出させつつ支持する複数の弾性部材と、を備える、
    基板支持装置。
  4. 前記部材は熱伝導部材であり、
    前記複数の突起部は、
    前記載置板への前記基板の吸引吸着に用いる吸引孔をそれぞれ有する、
    請求項３に記載の基板支持装置。
  5. 基板を処理する処理容器と、
    前記処理容器内で基板を支持する基板支持装置と、を備え、
    前記基板支持装置は、
    セラミックを含んで構成され、前記基板が載置される載置面を有する載置板と、
    前記載置板に内蔵され、前記載置板に前記基板を静電的に吸着させる給電板と、
    内部に導電部材を含んで、少なくとも前記載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、前記載置面から突出する複数の突起部と、
    前記複数の突起部に対応して前記載置板に埋め込まれ、前記複数の突起部を前記載置面から突出させつつ支持するとともに、前記給電板と前記導電部材とを電気的に接続する複数の弾性部材と、を有する、
    基板処理装置。

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